【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种色散共焦位移测量技术，尤其涉及一种高横向分辨能力的色散共焦位移测量方法。
技术介绍
1、光谱共焦位移传感器是一种新型的具有超高精度和超高稳定性的非接触光电式位移传感器。由于其独特的测量原理与先进的测量技术在生物医学、材料科学、微观或宏观尺度表面测量等领域得到了广泛应用。与激光三角法相比，光谱共焦位移传感器由于采用了光谱共焦技术，因此具有更高的分辨力，而且对被测物表面纹理、倾斜和周围环境的杂散光等因素不敏感。并且由于光发射和接收同光路，不会出现激光三角法光路容易被遮挡或被测目标表面过于光滑而接收不到目标反射光的情况，对被测目标适应性强。
2、光学透镜组一般包含色差、球差、场曲、像散、畸变等像差。这些像差的大小与透镜的数值孔径有关，即透镜的数值孔径越小，像差越容易校正。但是，受到白光光谱共焦测量范围以及精度的限制，数值孔径的选择又不宜过小。因此，在多波长像差的联合作用下，焦平面上的实际测量光斑直径均为微米量级，导致其横向分辨率较低因此，光谱共焦传感器存在提高色谱共焦横向分辨能力的难问题。因此需要一种高横向分辨能力的色散共焦位移测量方法。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是要提供一种高横向分辨能力的色散共焦位移测量方法。
2、为达到上述目的，本专利技术是按照以下技术方案实施的：
3、本专利技术在色散共焦系统的出射光路上设置有光学薄膜，利用横向色散偏移，使得在被测位置能够产生两个不同直径和波长的光斑，进而提高色散共焦系统的横向分辨率,
4、a色散共焦系统出射的光经过了所述光学薄膜，使得光束向下平移在被测物表面形成直径、波长不同的第一光斑和第二光斑。
5、b.通过光谱仪采集所述被测物表面漫反射的探测光束的探测光谱信号。
6、c对所述探测光谱信号进行处理确定光谱信号中的峰值，
7、d根据光谱信号的峰值标定两个色谱波长-轴向位移关系；
8、e通过标定的两个所述色谱波长-轴向位移关系及两套色散位移关系的相对限制，重新校准出位移-波长之间的关系，解码所述被测物的信息。
9、进一步地，所述光学薄膜为环状同心圆结构光学薄膜。
10、进一步地，在无薄膜区域，参考零点与待测样品表面之间的相对距离可表示为：
11、zi＝k0×(λi-λ0) (1)
12、其中，k0是位移-波长系数，λi是对应于第i个测量距离的反射波长。
13、对于有光学薄膜(厚度为t)的区域，色散透镜的系数将随透明薄膜的折射率而变化，测量激光在轴向的偏移量为：
14、
15、其中，tt为光学薄膜厚度，n，n1为空气、薄膜折射率，r为边缘光线长度，h0-透镜到薄膜的距离，k1为位移波长系数，λ1为穿过薄膜的光的波长，λ2为偏移量的波长。
16、进一步地，所述光学薄膜厚度与色散系统的测量范围负相关。
17、进一步地，所述轴向位移关系的距离可推导公式为：
18、z2＝f(k1,λ1)×(λ2-λ1)
19、其中k1为位移波长系数，λ1为恰好完全穿过薄膜的光，λ2为偏移量的波长。
20、本专利技术的有益效果是：
21、本专利技术通过在聚焦物镜前端不同区域加入不同厚度的光学薄膜，当光束经过光学薄膜光路会发生偏移，未经过光学薄膜的光束则正常聚焦，最终两束不同波长的光在被测点产生两个不同直径的光斑，利用这两个光斑同时进行测量，使得系统具有更高的横向灵敏度，同时两套色散位移关系的相对限制也可以提高系统的轴向测量精度。。
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1.一种高横向分辨能力的色散共焦位移测量方法，其特征在于：在色散共焦系统的出射光路上设置有光学薄膜，利用横向色散偏移，使得在被测位置能够产生两个不同直径和波长的光斑，进而提高色散共焦系统的横向分辨率,包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种高横向分辨能力的色散共焦位移测量方法，其特征在于：所述光学薄膜为环状同心圆结构光学薄膜。
3.根据权利要求1所述的一种高横向分辨能力的色散共焦位移测量方法，其特征在于：在无薄膜区域，参考零点与待测样品表面之间的相对距离可表示为：
4.根据权利要求1所述的一种高横向分辨能力的色散共焦位移测量方法，其特征在于：所述光学薄膜厚度与色散系统的测量范围负相关。
5.根据权利要求1所述的一种高横向分辨能力的色散共焦位移测量方法，其特征在于：所述轴向位移关系的距离可推导公式为：
【技术特征摘要】
1.一种高横向分辨能力的色散共焦位移测量方法，其特征在于：在色散共焦系统的出射光路上设置有光学薄膜，利用横向色散偏移，使得在被测位置能够产生两个不同直径和波长的光斑，进而提高色散共焦系统的横向分辨率,包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种高横向分辨能力的色散共焦位移测量方法，其特征在于：所述光学薄膜为环状同心圆结构光学薄膜。
3.根据权利要求1所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：李加福，罗明哲，王凯，杜华，朱小平，赵沫，
申请(专利权)人：中国计量科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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